(57)【要約】【課題】消費電力を低減可能な液体噴出装置を提供する。【解決手段】複数の圧電素子１０２は、液滴を吐出する複数のノズルの各々に対応して設けられている。電力蓄積部１０４は、共振周波数が圧電素子１０２の駆動周波数の整数倍の周波数に設定された共振回路を備え、共振回路に共振周波数の電力を蓄積する。接続処理部１１１は、液滴を吐出するノズルに対応した圧電素子１０２を共振回路に接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズルの各々に対応して設けられた複数の圧電素子を有する液体噴出装置であって、
共振周波数が前記圧電素子の駆動周波数の整数倍の周波数に設定された共振回路を備え、該共振回路に前記共振周波数の電力を蓄積する電力蓄積部と、
液滴を吐出するノズルに対応した前記圧電素子を、前記共振回路に接続する接続処理部と、を有する液体噴出装置。
【請求項２】
前記接続処理部は、
前記複数の圧電素子の各々に対応し、対応する前記圧電素子と前記共振回路とを接続する複数のノズル選択スイッチと、
液滴を吐出するノズルに対応した前記圧電素子に対応した前記ノズル選択スイッチをオンにする制御部と、を有する、請求項１に記載の液体噴出装置。
【請求項３】
複数の前記圧電素子は、複数のグループに分けられ、
前記接続処理部は、前記複数のグループの中から駆動グループを選択し、前記共振回路内の前記電力の周期ごとに前記駆動グループを切り替え、前記駆動クループ内の前記圧電素子のうち液滴を吐出するノズルに対応した圧電素子を前記共振回路に接続する、請求項１または２に記載の液体噴出装置。
【請求項４】
前記共振回路の接地側に直流電圧を印加する直流電源を、さらに有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体噴出装置。
【請求項５】
前記共振回路は、インダクタと、静電容量が変更可能な共振コンデンサと、を有し、
前記接続処理部は、前記圧電素子の前記共振回路への接続に伴い、該圧電素子の静電容量に応じて前記共振コンデンサの静電容量を小さくする、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体噴出装置。
【請求項６】
前記接続処理部は、前記共振コンデンサの静電容量の減少量を、前記共振回路に接続される圧電素子の静電容量とする、請求項５に記載の液体噴出装置。
【請求項７】
所定電圧が印加され静電容量が変更可能な調整用コンデンサを、さらに有し、
前記接続処理部は、前記共振回路内の前記共振コンデンサの電圧が前記所定電圧を超える間は、前記共振回路に接続された圧電素子を前記共振回路から切り離すと共に前記調整用コンデンサを前記共振回路に接続し、かつ、切り離された前記圧電素子の静電容量に応じて前記調整用コンデンサの静電容量を設定する、請求項５または６に記載の液体噴出装置。
【請求項８】
前記接続処理部は、前記調整用コンデンサの静電容量を、前記切り離された圧電素子の静電容量に設定する、請求項７に記載の液体噴出装置。
【請求項９】
前記共振コンデンサの電圧の周波数と、液滴の吐出のタイミングを表す吐出基準信号の周波数と、の差を出力する比較部を、さらに有し、
前記接続処理部は、前記比較部の出力に応じて、前記差が小さくなるように、前記共振コンデンサの静電容量を設定する、請求項５から８のいずれか１項に記載の液体噴出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の圧電素子を用いて液滴を吐出する液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録ヘッド内の複数の圧電素子を充放電して駆動し液室に圧力を発生させ、ノズルから液体を吐出させ画像形成を行う液体噴出装置が知られている。近年、液体噴出装置について、高画質で高速に印刷を行うことが要求されている。この要求を実現するには、多数のノズルを配置しそれに対応する容量性負荷である圧電素子を駆動するため、多くの充放電電流を流すことが必要になる。通常、圧電素子を充放電する電流は駆動回路で熱に変換されるため、発熱や消費電力が増大することが問題となっている。
【０００３】
この問題を解決するため、特許文献１に記載の液体噴出装置は、インダクタに電力を蓄積しておきインダクタの電流で圧電素子を充電したのちインダクタを通して圧電素子の電荷を電源に戻すことで圧電素子の駆動で消費する電力を低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４６０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の液体噴出装置では、圧電素子の充電と放電に際し電流が流れる方向を切り替えるために、インダクタに蓄積している電流の経路と直列にダイオードやトランジスタが接続されている。インダクタの電流は液体の吐出に関わらず常に流れているので、このダイオードやトランジスタでの電圧降下と電流の積の電力が常に熱となって消費され、蓄積されている電力が徐々に減少してしまい実際の消費電力があまり低減できないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、液体噴出装置での消費電力を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液体噴出装置は、液滴を吐出する複数のノズルの各々に対応して設けられた複数の圧電素子を有する液体噴出装置であって、共振周波数が前記圧電素子の駆動周波数の整数倍の周波数に設定された共振回路を備え、該共振回路に前記共振周波数の電力を蓄積する電力蓄積部と、液滴を吐出するノズルに対応した前記圧電素子を、前記共振回路に接続する接続処理部と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、液体噴出装置での消費電力を低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１の液体噴出装置を示す図である。
【図２】図１に示した駆動回路での波形と動作を示す図である。
【図３】蓄積電圧の１周期を用いた圧電素子の駆動波形を示す図である。
【図４】吐出タイミングと蓄積電圧の同期をとる液体噴出装置を示す図である。
【図５】本発明の実施例２の液体噴出装置を示す図である。
【図６】蓄積電圧にオフセットを加えた駆動波形と動作を示す図である。
【図７】本発明の実施例３の液体噴出装置を示す図である。
【図８】駆動波形を台形波に近づけた波形と動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の液体噴出装置における圧電素子の駆動回路の構成図である。図１において、液体噴出装置は、記録ヘッド１０１と、複数の圧電素子１０２と、複数のノズル選択スイッチ１０３と、共振回路を備えた電力蓄積部１０４と、交流電源１０９と、制御部１１０と、を含む。複数のノズル選択スイッチ１０３と制御部１１０は、接続処理部１１１に含まれる。
【００１１】
記録ヘッド１０１には、液滴を吐出する複数のノズル（不図示）と、圧力を発生しノズルから液体を吐出する複数の圧電素子１０２が配置されている。複数の圧電素子１０２は、複数のノズルの各々に対応して設けられている。ここでは、記録ヘッド１０１には、１０００個の圧電素子１０２があり、圧電素子１個の静電容量は１Ｃであるとして説明を行う。なお、圧電素子１０２の数は１０００個に限らず複数であればよい。複数の圧電素子１０２は、複数のノズル選択スイッチ１０３と１対１で対応し、対応するノズル選択スイッチ１０３と接続されている。
【００１２】
ノズル選択スイッチ１０３は、対応する圧電素子１０２と電力蓄積部１０４内の共振回路とを接続する。ノズル選択スイッチ１０３は、印字データに応じて液体を吐出するノズルに対応する圧電素子１０２に選択的に駆動波形を印加する。駆動波形は、電力蓄積部１０４から供給される。
【００１３】
電力蓄積部１０４は、インダクタ１０５と、コンデンサ１０６と、複数のコンデンサスイッチ１０７と、複数の補償コンデンサ１０８と、を含む。なお、コンデンサ１０６と複数の補償コンデンサ１０８とで、静電容量が変更可能な共振コンデンサを構成する。複数の補償コンデンサ１０８は、複数のコンデンサスイッチ１０７と１対１で接続されている。接続するコンデンサスイッチ１０７がオンになっている補償コンデンサ１０８とインダクタ１０５とコンデンサ１０６にて、共振回路（並列共振回路）が構成される。
【００１４】
複数の補償コンデンサ１０８は、互いに容量が異なる。本実施例では、複数の補償コンデンサ１０８として、補償コンデンサ１０８Ａ〜１０８Ｊが用いられる。補償コンデンサ１０８Ａの静電容量は圧電素子１０２の１つの静電容量と同じく１Ｃで、補償コンデンサ１０８Ｂはその２倍の静電容量である２Ｃというように、補償コンデンサ１０８Ａ〜１０８Ｊの順で各容量が順次２倍に増えていく。
【００１５】
コンデンサスイッチ１０７のオンオフにより、共振回路に含まれる補償コンデンサ１０８を切り替えることで、共振回路の合計の静電容量を０から１０２３Ｃの間で１Ｃごとに任意の値に変更することができる。
【００１６】
共振回路は、補償コンデンサ１０８Ａ〜１０８Ｊの全静電容量１０２３Ｃとコンデンサ１０６との合計の静電容量とインダクタ１０５のインダクタンスによって、液体吐出周波数に共振するように、インダクタ１０５のインダクタンスが調整されている。本実施例では、共振回路の共振周波数が液体吐出周波数に設定されている。なお、液体吐出周波数は、圧電素子１０２の駆動周波数の整数倍の周波数である。
【００１７】
交流電源１０９は、電力蓄積部１０４内の共振回路に電力を供給する。交流電源１０９の周波数は、液体吐出周波数に設定される。このため、電力蓄積部１０４は、共振回路に、共振回路の共振周波数の電力を蓄積し、共振回路は共振する。
【００１８】
制御部１１０は、印字データに従いノズル選択スイッチ１０３とコンデンサスイッチ１０７のオン／オフを制御する。例えば、制御部１１０は、液滴を吐出するノズルに対応した圧電素子１０２に対応したノズル選択スイッチ１０３をオンにする。
【００１９】
接続処理部１１１は、液滴を吐出するノズルに対応した圧電素子１０２を共振回路に接続する。また、接続処理部１１１は、圧電素子１０２の共振回路への接続に伴い、接続した圧電素子の静電容量に応じて共振コンデンサの静電容量を小さくする。
【００２０】
図２は、図１に示した駆動回路での波形と動作を示す図である。以下、図１と図２を用い本実施例の動作を説明する。
【００２１】
印刷開始前に、制御部１１０は、すべてのコンデンサスイッチ１０７をオンにする。これにより、補償コンデンサ１０８とインダクタ１０５とコンデンサ１０６とからなる電力蓄積部１０４内の共振回路の共振周波数は、液体吐出周波数になる。
【００２２】
続いて、制御部１１０は、交流電源１０９を用いて電力蓄積部１０４に電力を供給し、電力蓄積部１０４内の蓄積電圧が圧電素子１０２の駆動電圧に対応した電圧になるように、電力蓄積部１０４内の蓄積電圧を制御する。
【００２３】
この状態で制御部１１０は、印字データ等の印刷データを受け付けると、印刷データに対応するノズル選択スイッチ１０３を、コンデンサ１０６の蓄積電圧の０Ｖからの立ち上がり時のｔ１にオンにし、電力蓄積部１０４内の共振回路と圧電素子１０２を接続する。同時に、インダクタ１０５とコンデンサ１０６に接続されている補償コンデンサ１０８の合計の静電容量が、接続された圧電素子１０２の合計の静電容量分だけ少なくなるように、制御部１１０は、各コンデンサスイッチ１０７のオン／オフを制御する。
【００２４】
これにより、電力蓄積部１０４内の共振回路の容量（コンデンサ１０６と、接続される補償コンデンサ１０８と、接続される圧電素子１０２）の合計の静電容量が維持され、共振回路の共振周波数が変わらないように制御される。
【００２５】
例えば、液体を吐出するノズルが１つで接続される圧電素子１０２が１個の場合、制御部１１０は、静電容量１Ｃに相当する補償コンデンサ１０８Ａと接続しているコンデンサスイッチ１０７をオフにする。液体を吐出するノズルがすべてのノズルで接続される圧電素子１０２が１０００個の場合、制御部１１０は、静電容量５１２Ｃ、２５６Ｃ、１２８Ｃ、６４Ｃ、３２Ｃ、８Ｃに相当する各補償コンデンサ１０８と接続するコンデンサスイッチ１０７をオフにする。
【００２６】
電力蓄積部１０４に接続された圧電素子（以下「接続圧電素子」と称する）１０２は充電され接続圧電素子１０２の駆動電圧がコンデンサ１０６の蓄積電圧と同じ波形で上昇した後放電して、接続圧電素子１０２の駆動電圧は降下する。そして、接続圧電素子１０２の駆動電圧が０Ｖになった時のｔ２に、制御部１１０は、すべてのノズル選択スイッチ１０３をオフにし、すべてのコンデンサスイッチ１０７をオンにする。
【００２７】
この印刷データの受け付けに伴うオンオフ動作により、共振回路から接続圧電素子１０２に電荷が移動し、接続圧電素子１０２に対応するノズルから液体が吐出された後、接続圧電素子１０２から電荷が共振回路に回収され次の吐出に再使用される。なお、液体の吐出に電力が使用され電力蓄積部１０４の蓄積電圧が下がったら、制御部１１０は、規定の電圧に戻るように交流電源１０９より電力蓄積部１０４に電力を供給する。
【００２８】
本実施例によれば、接続処理部１１１は、液滴を吐出するノズルに対応した圧電素子１０２を共振回路に接続する。このため、共振回路が、液体吐出のため圧電素子１０２に移動した電荷を回収し回収した電荷を再利用することで、圧電素子１０２の駆動に必要な電力を低減することができる。
【００２９】
また、制御部１１０は、液滴を吐出するノズルに対応した圧電素子１０２に対応するノズル選択スイッチ１０３をオンにして、液滴を吐出するノズルに対応した圧電素子１０２を共振回路に接続する。このため、ノズル選択スイッチ１０３のオン／オフ制御によって、液滴を吐出するノズルに対応した圧電素子１０２を共振回路に接続することが可能になる。
【００３０】
また、接続処理部１１１は、圧電素子１０２の共振回路への接続に伴い、接続された圧電素子１０２の静電容量に応じて共振コンデンサの静電容量を小さくする。このため、圧電素子１０２の共振回路への接続に伴う共振回路の共振周波数の変動を少なくすることが可能になる。
【００３１】
本実施例では、接続処理部１１１は、共振コンデンサの静電容量の減少量を、共振回路に接続される圧電素子１０２の静電容量に設定する。このため、圧電素子１０２の共振回路への接続の前後での共振回路の共振周波数の変動量を小さくすることができる。
【００３２】
以上の説明では、圧電素子１０２の駆動期間として、コンデンサ１０６の蓄積電力の１周期のうち、コンデンサ１０６の蓄積電圧が０Ｖから立ち上がり０Ｖに戻る間の正の電圧期間である、半周期を使用する例を示した。しかしながら、圧電素子１０２の駆動期間として、圧電素子１０２の分極方向や配線の引き出し方によっては、コンデンサ１０６の蓄積電力の１周期のうち、負の電圧となる半周期を使用することもある。また、図３に示したように、コンデンサ１０６の蓄積電圧の１周期を用いて圧電素子１０２を駆動し、液室を拡張した後圧縮して液滴を吐出させることも可能である。
【００３３】
また、本実施例では、待機時にはすべての補償コンデンサ１０８が共振回路に含まれ、共振回路に含まれる補償コンデンサ１０８の合計の静電容量を１０２３Ｃとして説明した。しかし、吐出時に接続される圧電素子１０２の静電容量と吐出時に切り離される補償コンデンサ１０８の値が同じにできれば良いので、待機時に、共振回路に含まれる補償コンデンサ１０８の合計の静電容量を１０２３Ｃとは違う値にすることもできる。例えば、待機時に共振回路内の補償コンデンサ１０８の合計の静電容量を１０００Ｃとし、その分コンデンサ１０６の静電容量を増やす。そして、全部のノズルが液滴を吐出する際に、制御部１１０が、補償コンデンサ１０８をすべて切り離し、吐出前後の共振回路の静電容量を維持することもできる。なお、図１に示した構成では、待機時に共振回路に含まれる補償コンデンサ１０８の合計の静電容量を１０００Ｃから１０２３Ｃの間で選択することができる。
【００３４】
また本実施例では、複数の補償コンデンサ１０８として、静電容量が１Ｃ〜５１２Ｃの１０個の補償コンデンサ１０８Ａ〜１０８Ｊが用いていられている。しかしながら、１Ｃの容量のコンデンサのオン／オフで変化する共振回路の周波数が小さい（例えば、０．０５パーセント）場合、容量の小さい補償コンデンサを省略することも可能である。
【００３５】
ここまでは、あらかじめ決めておいた補償コンデンサ１０８の静電容量値を用いることで電力蓄積部１０４内の共振回路の共振周波数が液体吐出周波数に一致するとして動作を説明してきた。しかしながら、実際には、共振回路の周波数や位相を液体吐出タイミングに合わせる制御が必要になる。
【００３６】
図４は、電力蓄積部１０４内の共振回路の共振周波数を液体吐出タイミングを表す吐出基準信号の周波数と同期を取る構成の例を示した図である。図４において、図１に示したものと同一構成のものには同一符号を付してある。以下、図４を参照して、エンコーダ信号を元にして吐出基準信号を作り、共振回路の周波数や位相を液体吐出タイミングと同期をとる動作を説明する。
【００３７】
ノズルから液体を吐出させ画像形成を行う液体噴出装置には、記録ヘッド１０１を副走査して印刷を実行する方式と、主に長尺の記録ヘッド１０１を固定しておき記録媒体を搬送して印刷を実行する方式がある。通常は、記録ヘッド１０１と記録媒体の相対速度に変動が生じるので、記録ヘッド１０１と記録媒体の相対位置をエンコーダで検出して、その検出結果に合わせて吐出周波数を変化させ、印字むらや印刷画像の寸法ずれが生じないように調整する。
【００３８】
エンコーダ信号４０１は、記録ヘッド１０１の副走査の移動を検出するエンコーダか、搬送される用紙の移動を検出するエンコーダから入力される。
【００３９】
エンコーダ信号スイッチ４０２は、記録ヘッド１０１と記録媒体の相対速度が加速減速中などでエンコーダ信号４０１の周波数が目標周波数と大きく違う時はオフとなり、記録ヘッド１０１と記録媒体の速度が目標の範囲に入るとオンとなる。
【００４０】
ＰＬＬ発振回路４０３は、エンコーダ信号４０１の入力が無い時は、目標のエンコーダ信号４０１の周波数が入力された時の目標吐出周波数で発振する。なお、目標吐出周波数は、電力蓄積部１０４内の共振回路の共振周波数である。ＰＬＬ発振回路４０３は、エンコーダ信号４０１の入力がある場合は、入力されるエンコーダ信号４０１に応じた周波数で発振をする。ＰＬＬ発振回路４０３は、発振出力を吐出基準信号として出力する。
【００４１】
位相比較器４０４は、比較部の一例であり、ＰＬＬ発振回路４０３の発振周波数つまり吐出基準信号の発振周波数と、コンデンサ１０６の蓄積電圧の周波数と、の位相差に相当する値の電圧やパルスを、制御部１１０に出力する。
【００４２】
待機時には、制御部１１０は、コンデンサスイッチ１０７のオンオフを制御して、電力蓄積部１０４内の共振回路に含まれる補償コンデンサ１０８の合計の静電容量が１０００Ｃと１０２３Ｃのほぼ中間の容量の例えば１０１２Ｃになるようにしておく。補償コンデンサ１０８の静電容量１０１２Ｃとインダクタ１０５とコンデンサ１０６とからなる共振回路の共振周波数は、液体吐出周波数と同一になる。制御部１１０は、交流電源１０９を用いて電力蓄積部１０４に電力を供給し、電力蓄積部１０４の蓄積電圧が圧電素子１０２の駆動電圧に対応した電圧になるように電力蓄積部１０４内の蓄積電圧を制御する。
【００４３】
印字動作を開始し記録ヘッド１０１と記録媒体の相対速度が遅くエンコーダ信号４０１の周波数が目標の範囲から外れている状態では、エンコーダ信号スイッチ４０２はオフとなり、ＰＬＬ発振回路４０３は、目標吐出周波数で発振する。この状況では、ＰＬＬ発振回路４０３の発振周波数と電力蓄積部１０４内の共振回路の周波数は共に液体吐出周波数と同じなので、位相比較器４０４は、周波数差のゼロを制御部１１０に送る。制御部１１０は、位相比較器４０４からの入力がゼロであるので、電力蓄積部１０４内の共振回路に含まれる補償コンデンサ１０８の合計の静電容量が１０１２Ｃのままになるようコンデンサスイッチ１０７を制御する。
【００４４】
記録ヘッド１０１と記録媒体の相対速度が目標の範囲に入ると、エンコーダ信号スイッチ４０２がオンになり、ＰＬＬ発振回路４０３の発振周波数はエンコーダ信号４０１により制御される。
【００４５】
エンコーダ信号４０１の周波数が目標吐出周波数と同じ場合は、ＰＬＬ発振回路４０３は、エンコーダ信号スイッチ４０２がオフの時と同じ動作を行う。
【００４６】
エンコーダ信号４０１の周波数が目標吐出周波数よりも低い場合は、記録ヘッド１０１と記録媒体の相対速度が基準速度よりも遅いので、ＰＬＬ発振回路４０３は、それに応じて発振周波数を下げる動作を行う。このため、エンコーダ信号４０１の周波数が目標吐出周波数よりも低い場合は、ＰＬＬ発振回路４０３の発振周波数は、目標吐出周波数よりも低くなる。位相比較器４０４は、電力蓄積部１０４内の共振回路の周波数が目標吐出周波数でＰＬＬ発振回路４０３の周波数が目標吐出周波数よりも低いので、その周波数の差の値を制御部１１０に送る。制御部１１０は、その差の値に応じて、共振回路内の補償コンデンサ１０８の合計の静電容量が大きくなるように、コンデンサスイッチ１０７を制御する。共振回路内の補償コンデンサ１０８の合計の静電容量が大きくなると、共振回路の周波数が低くなり、共振回路の周波数とＰＬＬ発振回路４０３の出力周波数との位相差が無くなるように制御が行われる。
【００４７】
エンコーダ信号４０１の周波数が目標吐出周波数よりも高い場合は、記録ヘッド１０１と記録媒体の相対速度が基準速度よりも速いので、ＰＬＬ発振回路４０３は、それに応じて発振周波数を上げる動作を行う。位相比較器４０４は、電力蓄積部１０４内の共振回路の周波数が目標吐出周波数でＰＬＬ発振回路４０３の出力が目標吐出周波数よりも高いので、その差の値を制御部１１０に送る。制御部１１０は、その差の値に応じて、共振回路内の補償コンデンサ１０８の合計の静電容量が小さくなるように、コンデンサスイッチ１０７を制御する。共振回路内の補償コンデンサ１０８の合計の静電容量が小さくなると、共振回路の周波数が高くなり、共振回路の周波数とＰＬＬ発振回路４０３の出力周波数との位相差が無くなるように制御が行われる。
【００４８】
図４に示した構成では、接続処理部１１１は、位相比較器４０４の出力に応じて、コンデンサ１０６の電圧の周波数と吐出基準信号の周波数との差が小さくなるように、共振コンデンサの静電容量を設定する。このため、共振回路の周波数や位相を液体吐出タイミングに合わせることが可能になる。なお、図４に示した構成では、制御部１１０は、共振回路の共振周波数に合わせて交流電源１０９の周波数を変更することが望ましい。
【００４９】
以上の説明は、電力蓄積部１０４内の共振回路に吐出周波数と同じ周波数の電力を蓄積する場合で説明してきた。共振回路に、吐出周波数の整数倍の周波数の電力を蓄積する場合は、共振回路の電圧を位相比較器４０４に入力する途中に、整数分の１の分周回路を挿入することで、共振回路の共振周波数を吐出周波数の整数倍にすることができる。
【００５０】
（実施例２）
図５は、本発明の圧電素子の駆動回路の実施例２を説明するための構成図である。図５において、図１に示したものと同一構成のものについては同一符号を付してある。実施例２は、蓄積している電圧の振幅に対して圧電素子１０１の駆動に使用する割合を増やす例である。
【００５１】
実施例２は、電力蓄積部１０４内の共振回路に含まれるインダクタ１０５とコンデンサ１０６の接地側を０Ｖではなく直流電圧Ｅを印加する直流電源５０１に接続した以外は、図１に示した実施例１と同じ構成である。
【００５２】
図６は、図５に示した駆動回路での波形と動作を示す図である。以下、図５と図６を用い本実施例の動作を説明する。
【００５３】
印刷開始前に、制御部１１０は、電力蓄積部１０４に電力を蓄積しておく。
【００５４】
続いて、制御部１１０は、印刷データを受け付けると、印刷データに対応するノズル選択スイッチ１０３を、コンデンサ１０６の蓄積電圧の０Ｖからの立ち上がり時のｔ１にオンにして、電力蓄積部１０４内の共振回路と圧電素子１０２とを接続する。同時に、インダクタ１０５とコンデンサ１０６に接続されている補償コンデンサ１０８の合計の静電容量が、接続された圧電素子１０２の合計の静電容量分だけ少なくなるように、制御部１１０は、各コンデンサスイッチ１０７のオン／オフを制御する。
【００５５】
これにより、電力蓄積部１０４内の共振回路の容量（コンデンサ１０６と、接続される補償コンデンサ１０８と、接続される圧電素子１０２）の合計の静電容量が維持され、共振回路の共振周波数が変わらないように制御される。
【００５６】
電力蓄積部１０４に接続された圧電素子１０２つまり接続圧電素子１０２は充電され接続圧電素子１０２の駆動電圧が上昇した後放電して、接続圧電素子１０２の駆動電圧は降下する。そして、接続圧電素子１０２の駆動電圧が０Ｖになった時のｔ２に、制御部１１０は、すべてのノズル選択スイッチ１０３をオフにし、すべてのコンデンサスイッチ１０７をオンにする。
【００５７】
直流電圧Ｅの直流電源５０１に流れる電流は出る値と入る値が同じなので、直流電源５０１では電力をほとんど消費しない構成にすることが可能である。直流電源５０１として、ロジック回路の電源や、モータやポンプを動作させる電源を利用することができる。
【００５８】
実施例１では、コンデンサ１０６の蓄積電圧の振幅のうち正の電圧側である半分の電圧が、圧電素子１０２の駆動電圧となった。これに対して、実施例２の構成では、コンデンサ１０６の蓄積電圧の振幅のうちの半分の電圧に電圧Ｅだけ足した振幅の電圧で圧電素子１０２を駆動できる。これにより、実施例１と実施例２で圧電素子１０２の駆動電圧が同じであれば、実施例２のほうがコンデンサ１０６の蓄積電圧の振幅を小さくでき、電力蓄積部１０４に蓄積しておく電力を小さくでき、電力蓄積部１０４で共振により損失する電力を小さくできる。
【００５９】
図６では、電力蓄積部１０４には、液滴吐出周波数の２倍の周波数の電圧を蓄積しておき、１波おきに圧電素子１０２を駆動する例を説明した。しかしながら、もっと周波数の高い吐出周波数の整数倍の周波数の電圧を電力蓄積部１０４に蓄積しておき、その中の１波を用いて圧電素子１０２を駆動することもできる。
【００６０】
なお、各実施例において、液滴吐出周波数の２倍の周波数の電圧を蓄積している１つの電力蓄積部１０４に２組の記録ヘッド１０１とノズル選択スイッチ１０３を接続し蓄積電圧１波おきに交互に記録ヘッド１０１を駆動し液滴を吐出させることも可能である。電力蓄積部１０４にもっと周波数の高い吐出周波数の整数倍の周波数の電圧を蓄積しておき、駆動する記録ヘッドの数を増やすこともできる。なお、この構成は、後述する実施例でも適用可能である。
【００６１】
この場合、各記録ヘッド１０１内の圧電素子１０２は、記録ヘッド１０１単位で複数のグループに分けられる。また、接続処理部１１１は、複数のグループの中から駆動グループを選択する。そして、接続処理部１１１は、共振回路内の電力の周期ごとに駆動グループを切り替え、駆動クループ内の圧電素子１０２のうち液滴を吐出するノズルに対応した圧電素子１０２を共振回路に接続する。これにより、圧電素子１０２の複数のグループを、時分割的に駆動することが可能になる。
【００６２】
（実施例３）
図７は、本発明の圧電素子の駆動回路の実施例３を説明するための構成図である。図７において、図１に示したものと同一構成のものについては同一符号を付してある。実施例３は、圧電素子１０２の駆動電圧を正弦波の一部から台形波形に近づける例である。
【００６３】
実施例３は、電力蓄積部１０４に、複数のコンデンサスイッチ１０７と複数の補償コンデンサ１０８で構成される第１補償コンデンサＡ１と同じ構成の第２補償コンデンサＡ２が追加されている。
【００６４】
第２補償コンデンサＡ２は、複数のコンデンサスイッチ７０１と複数の補償コンデンサ７０２とを含む。第２補償コンデンサＡ２は、所定電圧が印加され静電容量が変更可能な調整用コンデンサの一例である。
【００６５】
各補償コンデンサ７０２は、抵抗７０３と直流電源７０４により電圧ＶＨのバイアス電圧が印加されている。抵抗７０３は、補償コンデンサ７０２のリーク電流があっても端子電圧を電圧ＶＨに保つ抵抗値を有する。抵抗７０３の抵抗値は、一般には非常に高い抵抗値であり、抵抗７０３では電力はほとんど消費されない。このため、電圧ＶＨが所定電圧の一例となる。
【００６６】
図８は、図７に示した駆動回路での波形と動作を示す図である。以下、図７と図８を用い本実施例の動作を説明する。
【００６７】
印刷開始前に、制御部１１０は、すべてのコンデンサスイッチ１０７をオンにする。これにより、補償コンデンサ１０８とインダクタ１０５とコンデンサ１０６とからなる電力蓄積部１０４内の共振回路は、液体吐出周波数の整数倍の周波数に共振した状態になる。このとき、制御部１１０は、すべてのコンデンサスイッチ７０１をオフにする。また、印刷開始前に、制御部１１０は、交流電源１０９を用いて電力蓄積部１０４に電力を蓄積しておく。
【００６８】
続いて、制御部１１０は、印刷データを受け付けると、印刷データに対応するノズル選択スイッチ１０３を、コンデンサ１０６の蓄積電圧の０Ｖからの立ち上がり時のｔ１にオンにして、電力蓄積部１０４内の共振回路と圧電素子１０２とを接続する。同時に、インダクタ１０５とコンデンサ１０６に接続されている補償コンデンサ１０８の合計の静電容量が、接続された圧電素子１０１の合計の静電容量分だけ少なくなるように、制御部１１０は各コンデンサスイッチ１０７のオン／オフを制御する。
【００６９】
これにより、電力蓄積部１０４内の共振回路の容量（コンデンサ１０６と、接続される補償コンデンサ１０８と、接続される圧電素子１０２）の合計の静電容量が維持され、共振回路の共振周波数が変わらないように制御される。
【００７０】
電力蓄積部１０４に接続された圧電素子１０２つまり接続圧電素子１０２は充電され、接続圧電素子１０２の駆動電圧が蓄積電圧と同じ波形で上昇していく。そして、接続圧電素子１０２の駆動電圧が電圧ＶＨになったｔ２で、制御部１１０は、すべてのノズル選択スイッチ１０３をオフにする。同時に、制御部１１０は、インダクタ１０５とコンデンサ１０６に接続される補償コンデンサ７０２の合計の静電容量が、接続圧電素子１０１の合計の静電容量分と同じになるように、各コンデンサスイッチ７０１のオン／オフを制御する。
【００７１】
ｔ２でのノズル選択スイッチ１０３のオフにより、接続圧電素子１０２の充電が中断され、接続圧電素子１０２の電圧は一定の値（電圧ＶＨ）になる。また、ｔ２でのノズル選択スイッチ１０３のオフとコンデンサスイッチ７０１のオンにより、共振回路では、切り離された接続圧電素子１０１の静電容量の代わりに、同じ容量の補償コンデンサ７０２の静電容量が加わり、正弦波振動が継続する。その後、コンデンサ１６の蓄積電圧が下降し始めてコンデンサ１０６の蓄積電圧が電圧ＶＨになるｔ３で、制御部１１０は、すべてのコンデンサスイッチ７０１をオフにし、ｔ１で選択（オン）されていたノズル選択スイッチ１０３をオンにする。これにより、接続圧電素子１０２の放電が始まり、コンデンサ１０６の蓄積電圧が降下し０Ｖになった時のｔ４に、制御部１１０は、すべてのノズル選択スイッチ１０３をオフにしすべてのコンデンサスイッチ１０７をオンにする。
【００７２】
本実施例では、接続処理部１１１は、共振回路内の共振コンデンサの電圧が電圧ＶＨを超える間は、接続圧電素子１０２を共振回路から切り離すと共に第２補償コンデンサＡ２を共振回路に接続する。そして、接続処理部１１１は、切り離された接続圧電素子１０２の静電容量に応じて第２補償コンデンサＡ２の静電容量を設定する。このため、図８に示したように圧電素子の駆動電圧は、ｔ２からｔ３の間電圧ＶＨの一定値になり台形波形に近づけることができる。
【００７３】
また、接続処理部１１１は、第２補償コンデンサＡ２の静電容量を、切り離された接続圧電素子１０２の静電容量に設定する。このため、接続圧電素子１０２の共振回路への接続の前後での共振回路の共振周波数の変動量を小さくすることができる。
【００７４】
以上説明した各実施例において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７５】
１０２      圧電素子
１０４      電力蓄積部
１１１      接続処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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